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内联类

内联类仅在 Kotlin 1.3 之后版本可用,目前还是实验性的。关于详情请参见下文

有时候,业务逻辑需要围绕某种类型创建包装器。然而,由于额外的堆内存分配问题,它会引入运行时的性能开销。此外,如果被包装的类型是原生类型,性能的损失是很糟糕的,因为原生类型通常在运行时就进行了大量优化,然而他们的包装器却没有得到任何特殊的处理。

为了解决这类问题,Kotlin 引入了一种被称为 内联类 的特殊类,它通过在类的前面定义一个 inline 修饰符来声明:

inline class Password(val value: String)

内联类必须含有唯一的一个属性在主构造函数中初始化。在运行时,将使用这个唯一属性来表示内联类的实例(关于运行时的内部表达请参阅下文):

// 不存在 'Password' 类的真实实例对象
// 在运行时,'securePassword' 仅仅包含 'String'
val securePassword = Password("Don't try this in production") 

这就是内联类的主要特性,它灵感来源于 “inline” 这个名称:类的数据被 “内联”到该类使用的地方(类似于内联函数中的代码被内联到该函数调用的地方)。

成员

内联类支持普通类中的一些功能。特别是,内联类可以声明属性与函数:

inline class Name(val s: String) {
    val length: Int
        get() = s.length

    fun greet() {
        println("Hello, $s")
    }
}    

fun main() {
    val name = Name("Kotlin")
    name.greet() // `greet` 方法会作为一个静态方法被调用
    println(name.length) // 属性的 get 方法会作为一个静态方法被调用
}

然而,内联类的成员也有一些限制:

  • 内联类不能含有 init 代码块
  • 内联类不能含有幕后字段
    • 因此,内联类只能含有简单的计算属性(不能含有延迟初始化/委托属性)

继承

内联类允许去继承接口

interface Printable {
    fun prettyPrint(): String
}

inline class Name(val s: String) : Printable {
    override fun prettyPrint(): String = "Let's $s!"
}    

fun main() {
    val name = Name("Kotlin")
    println(name.prettyPrint()) // 仍然会作为一个静态方法被调用
}

禁止内联类参与到类的继承关系结构中。这就意味着内联类不能继承其他的类而且必须是 final

表示方式

在生成的代码中,Kotlin 编译器为每个内联类保留一个包装器。内联类的实例可以在运行时表示为包装器或者基础类型。这就类似于 Int 可以表示为原生类型 int 或者包装器 Integer

为了生成性能最优的代码,Kotlin 编译更倾向于使用基础类型而不是包装器。 然而,有时候使用包装器是必要的。一般来说,只要将内联类用作另一种类型,它们就会被装箱。

interface I

inline class Foo(val i: Int) : I

fun asInline(f: Foo) {}
fun <T> asGeneric(x: T) {}
fun asInterface(i: I) {}
fun asNullable(i: Foo?) {}

fun <T> id(x: T): T = x

fun main() {
    val f = Foo(42) 
    
    asInline(f)    // 拆箱操作: 用作 Foo 本身
    asGeneric(f)   // 装箱操作: 用作泛型类型 T
    asInterface(f) // 装箱操作: 用作类型 I
    asNullable(f)  // 装箱操作: 用作不同于 Foo 的可空类型 Foo?
    
    // 在下面这里例子中,'f' 首先会被装箱(当它作为参数传递给 'id' 函数时)然后又被拆箱(当它从'id'函数中被返回时)
    // 最后, 'c' 中就包含了被拆箱后的内部表达(也就是 '42'), 和 'f' 一样
    val c = id(f)  
}

因为内联类既可以表示为基础类型有可以表示为包装器,引用相等对于内联类而言毫无意义,因此这也是被禁止的。

名字修饰

由于内联类被编译为其基础类型,因此可能会导致各种模糊的错误,例如意想不到的平台签名冲突:

inline class UInt(val x: Int)

// 在 JVM 平台上被表示为'public final void compute(int x)'
fun compute(x: Int) { }

// 同理,在 JVM 平台上也被表示为'public final void compute(int x)'!
fun compute(x: UInt) { }

为了缓解这种问题,一般会通过在函数名后面拼接一些稳定的哈希码来重命名函数。 因此,fun compute(x: UInt) 将会被表示为 public final void compute-<hashcode>(int x),以此来解决冲突的问题。

请注意在 Java 中 - 是一个 无效的 符号,也就是说在 Java 中不能调用使用内联类作为形参的函数。

内联类与类型别名

初看起来,内联类似乎与类型别名非常相似。实际上,两者似乎都引入了一种新的类型,并且都在运行时表示为基础类型。

然而,关键的区别在于类型别名与其基础类型(以及具有相同基础类型的其他类型别名)是 赋值兼容 的,而内联类却不是这样。

换句话说,内联类引入了一个真实的新类型,与类型别名正好相反,类型别名仅仅是为现有的类型取了个新的替代名称(别名):

typealias NameTypeAlias = String
inline class NameInlineClass(val s: String)

fun acceptString(s: String) {}
fun acceptNameTypeAlias(n: NameTypeAlias) {}
fun acceptNameInlineClass(p: NameInlineClass) {}

fun main() {
    val nameAlias: NameTypeAlias = ""
    val nameInlineClass: NameInlineClass = NameInlineClass("")
    val string: String = ""

    acceptString(nameAlias) // 正确: 传递别名类型的实参替代函数中基础类型的形参
    acceptString(nameInlineClass) // 错误: 不能传递内联类的实参替代函数中基础类型的形参

    // And vice versa:
    acceptNameTypeAlias(string) // 正确: 传递基础类型的实参替代函数中别名类型的形参
    acceptNameInlineClass(string) // 错误: 不能传递基础类型的实参替代函数中内联类类型的形参
}

内联类的实验性状态

内联类的设计目前是实验性的,这就是说此特性是正在 快速变化的,并且不保证其兼容性。在 Kotlin 1.3+ 中使用内联类时,将会得到一个警告,来表明此特性还是实验性的。

要想移除警告,你必须通过对 kotlinc 指定 -XXLanguage:+InlineClasses参数来选择使用该实验性的特性。

在 Gradle 中启用内联类:


compileKotlin {
    kotlinOptions.freeCompilerArgs += ["-XXLanguage:+InlineClasses"]
}

关于详细信息,请参见编译器选项。关于多平台项目的设置,请参见使用 Gradle 构建多平台项目章节。

在 Maven 中启用内联类

<configuration>
    <args>
        <arg>-XXLanguage:+InlineClasses</arg> 
    </args>
</configuration>

关于详细信息,请参见指定编译器选项

进一步讨论

关于其他技术详细信息和讨论,请参见内联类的语言提议